高中化学第四章电化学基础4.4金属的腐蚀和防护名师课件新人教版选修
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实验现象：
几分钟后,装置中的 导管中水柱上升
结论： 说明装置中有气体参加反应。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或呈中性
电 负极(Fe) 极
反 应
正极(C)
Fe-2e- = Fe2+ 2H+ + 2e- =H2
2Fe-4e- = 2Fe2+
O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应
Fe+2H+=Fe2++H2
下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序 是 (5) (2) (1) (3) (4) 。
金属腐蚀快慢的判断
(1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性
差别越大，氧化还原反应的速率越 快 ，活泼金属被
腐蚀的速度越 快 。
(2) 电解原理引起的腐蚀 > 原电池原理引起的
腐蚀 > 化学腐蚀
> 有防腐措施的腐蚀。
4.下列情况下，埋在地下的输油铸铁管道被腐蚀最慢的 是（ C ） A.潮湿疏松透气的土壤中 B.含铁元素较多的酸性土壤中 C.干燥致密不透气的土壤中 D.含碳量较高，潮湿透气的中性土壤中
A
请写出下列电极方程式？
负极： Fe - 2e- = Fe2+
正极： 2H++ 2e- =H2 总反应： 2H++ Fe =Fe2+ +H2
条件：酸性环境
2019/11/15
钢铁的析氢腐蚀示意图
11
钢铁的析氢腐蚀
A
H2 O
负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
思路三：因势利导
电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直 接接触，采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电 子的需求，从而保护主体金属构件免受腐蚀。
3、电化学防护法——重点掌握
牺牲阳极的阴极保护法 外加直流电源的阴极保护法
金属的电化学防护
1.牺牲阳极的阴极保护法
原理： 形成原电池时，让被保护金属作正极(阴极)， 不反应受到保护；而活泼金属作负极(阳极)， 反应受到腐蚀。
(3)同一种金属的腐蚀：在强电解质中____>__
弱电解质中 > 非电解质中。
(4)一般说来：原电池原理引起的腐蚀 > 化学
腐蚀 > 有防腐措施的腐蚀。
1.钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是( A ) ① Fe由单质转化为+2价； ② Fe由+2价转化为+3价； ③ 产生氢气； ④产生氧气； ⑤ 杂质C被氧化除去； ⑥ Fe（OH）3失水变成Fe2O3·3H2O. A.①②③⑥ B.①③④ C.只有①③ D.全部
化学腐蚀
金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等） 或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反 应而引起的腐蚀。
电化学腐蚀 不纯的金属或合金与电解质溶液接触时，会发生 原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化而消 耗的过程叫做金属的电化学腐蚀。
化
Zn
学① 腐
蚀
H2SO4
Fe
②
FeCl3
电 Zn
4-4 金属的腐蚀和防护
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
铜器生锈 铜 器 表 面 生 成 铜 绿
我国作为世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁 占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成 的损失占到国内生产总值的2%～4%。 金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严 重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大 到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构 成威胁。
钢铁的吸氧腐蚀示意图
总反应: 2Fe +O2 + 2H2O =2Fe(OH)2
溶液反应：
条件：中性或酸性极弱环境
Fe2++ 2OH- =Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O
钢铁的吸氧腐蚀
将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在如图所示 的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化
2.为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是( AD ) A.与直流电源负极相连接 B.与直流电源的正极相连接 C.与铜板相连接 D.与锌板相连接
3.以下现象与电化学腐蚀无关的是（ D ） A.黄铜(铜锌合金)制作的锣不易产生铜绿 B.生铁比纯铁容易生锈 C.铁质配件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D.银质物品久置表面变暗
面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被 腐蚀？怎样防腐？
金属的电化学腐蚀
阅读课本回答以下问题： 1.什么是金属腐蚀？其本质是什么？ 2.金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，两者有何 不同？
金属的腐蚀
金属与周围的气体或液体物质发生氧化 还原反应而引起损耗的现象。 其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。 M - ne- → Mn+
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
进一步反应
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3·nH2O
联系 通常两种腐蚀同时存在,但以吸氧腐蚀为主
二、金属的防护
〖讨论〗鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些 方面设想解决问题的思路 ？
思路一：直接隔离
即可选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离 开，以阻止金属的腐蚀。
牺牲阳极的阴极保护法
2.外加电流的阴极保护法 将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，用惰性
电极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子被迫流向 被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接 近等于零。
辅助阳极 （不溶性）
金属的电化学防护
在同一电解质溶液中防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防 腐条件保护＞无防腐条件
1、给金属穿上“保护膜”
例如：①喷涂漆；②涂油脂；③表面钝化；④电镀(在钢铁表 面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)等。
思路二：改变本质
即改变金属的内部组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。
2、加入其他金属改变其组成
在钢铁中加入一定比例的铬和镍（如14%～8%Cr，7%～9%Ni）， 改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能， 这就是常见的“不锈钢”(合金)。
Байду номын сангаас
本质 金属被氧化
较活泼金属被氧化
影响 与接触物质的氧化性及 因素 温度有关
与电解质溶液的酸碱性 及金属活性有关
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空 气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢? 在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水 中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一 层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成 无数微小的原电池。
Cu
化③ 学
腐 蚀 H2SO4
Fe
Cu
④
⑤
Zn
Fe Cl 3
Zn腐蚀速率：③＞①＞⑤ Fe腐蚀速率： ⑤＞④＞②
2019/11/15
Fe H2SO4溶液
8
化学腐蚀与电化学腐蚀的区别
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件 金属跟干燥气体或非电解 不纯金属或合金
质液体直接接触
跟电解质溶液接触
现象 无电流产生
有微弱电流产生
几分钟后,装置中的 导管中水柱上升
结论： 说明装置中有气体参加反应。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或呈中性
电 负极(Fe) 极
反 应
正极(C)
Fe-2e- = Fe2+ 2H+ + 2e- =H2
2Fe-4e- = 2Fe2+
O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应
Fe+2H+=Fe2++H2
下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序 是 (5) (2) (1) (3) (4) 。
金属腐蚀快慢的判断
(1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性
差别越大，氧化还原反应的速率越 快 ，活泼金属被
腐蚀的速度越 快 。
(2) 电解原理引起的腐蚀 > 原电池原理引起的
腐蚀 > 化学腐蚀
> 有防腐措施的腐蚀。
4.下列情况下，埋在地下的输油铸铁管道被腐蚀最慢的 是（ C ） A.潮湿疏松透气的土壤中 B.含铁元素较多的酸性土壤中 C.干燥致密不透气的土壤中 D.含碳量较高，潮湿透气的中性土壤中
A
请写出下列电极方程式？
负极： Fe - 2e- = Fe2+
正极： 2H++ 2e- =H2 总反应： 2H++ Fe =Fe2+ +H2
条件：酸性环境
2019/11/15
钢铁的析氢腐蚀示意图
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钢铁的析氢腐蚀
A
H2 O
负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
思路三：因势利导
电化学腐蚀还是用电化学方法来解决，不回避金属与氧化剂的直 接接触，采用还原性更强的物质或其他替代方式来满足氧化剂对电 子的需求，从而保护主体金属构件免受腐蚀。
3、电化学防护法——重点掌握
牺牲阳极的阴极保护法 外加直流电源的阴极保护法
金属的电化学防护
1.牺牲阳极的阴极保护法
原理： 形成原电池时，让被保护金属作正极(阴极)， 不反应受到保护；而活泼金属作负极(阳极)， 反应受到腐蚀。
(3)同一种金属的腐蚀：在强电解质中____>__
弱电解质中 > 非电解质中。
(4)一般说来：原电池原理引起的腐蚀 > 化学
腐蚀 > 有防腐措施的腐蚀。
1.钢铁锈蚀过程中可能发生的变化是( A ) ① Fe由单质转化为+2价； ② Fe由+2价转化为+3价； ③ 产生氢气； ④产生氧气； ⑤ 杂质C被氧化除去； ⑥ Fe（OH）3失水变成Fe2O3·3H2O. A.①②③⑥ B.①③④ C.只有①③ D.全部
化学腐蚀
金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等） 或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反 应而引起的腐蚀。
电化学腐蚀 不纯的金属或合金与电解质溶液接触时，会发生 原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化而消 耗的过程叫做金属的电化学腐蚀。
化
Zn
学① 腐
蚀
H2SO4
Fe
②
FeCl3
电 Zn
4-4 金属的腐蚀和防护
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
铜器生锈 铜 器 表 面 生 成 铜 绿
我国作为世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁 占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成 的损失占到国内生产总值的2%～4%。 金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严 重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大 到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构 成威胁。
钢铁的吸氧腐蚀示意图
总反应: 2Fe +O2 + 2H2O =2Fe(OH)2
溶液反应：
条件：中性或酸性极弱环境
Fe2++ 2OH- =Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O
钢铁的吸氧腐蚀
将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在如图所示 的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化
2.为保护地下钢管不被腐蚀，可采用的方法是( AD ) A.与直流电源负极相连接 B.与直流电源的正极相连接 C.与铜板相连接 D.与锌板相连接
3.以下现象与电化学腐蚀无关的是（ D ） A.黄铜(铜锌合金)制作的锣不易产生铜绿 B.生铁比纯铁容易生锈 C.铁质配件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D.银质物品久置表面变暗
面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被 腐蚀？怎样防腐？
金属的电化学腐蚀
阅读课本回答以下问题： 1.什么是金属腐蚀？其本质是什么？ 2.金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，两者有何 不同？
金属的腐蚀
金属与周围的气体或液体物质发生氧化 还原反应而引起损耗的现象。 其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。 M - ne- → Mn+
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
进一步反应
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3·nH2O
联系 通常两种腐蚀同时存在,但以吸氧腐蚀为主
二、金属的防护
〖讨论〗鉴于金属发生腐蚀的原因，我们可以从哪些 方面设想解决问题的思路 ？
思路一：直接隔离
即可选用适当的材料使金属与空气或其他腐蚀性试剂隔离 开，以阻止金属的腐蚀。
牺牲阳极的阴极保护法
2.外加电流的阴极保护法 将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极，用惰性
电极做辅助阳极，在外加直流电作用下，电子被迫流向 被保护的钢铁设备，使钢铁表面的腐蚀电流降至零或接 近等于零。
辅助阳极 （不溶性）
金属的电化学防护
在同一电解质溶液中防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防 腐条件保护＞无防腐条件
1、给金属穿上“保护膜”
例如：①喷涂漆；②涂油脂；③表面钝化；④电镀(在钢铁表 面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层)等。
思路二：改变本质
即改变金属的内部组成结构，使其具有较强的抗腐蚀性能。
2、加入其他金属改变其组成
在钢铁中加入一定比例的铬和镍（如14%～8%Cr，7%～9%Ni）， 改变钢铁内部的组成和结构，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能， 这就是常见的“不锈钢”(合金)。
Байду номын сангаас
本质 金属被氧化
较活泼金属被氧化
影响 与接触物质的氧化性及 因素 温度有关
与电解质溶液的酸碱性 及金属活性有关
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空 气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢? 在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水 中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在钢铁表面形成了一 层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成 无数微小的原电池。
Cu
化③ 学
腐 蚀 H2SO4
Fe
Cu
④
⑤
Zn
Fe Cl 3
Zn腐蚀速率：③＞①＞⑤ Fe腐蚀速率： ⑤＞④＞②
2019/11/15
Fe H2SO4溶液
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化学腐蚀与电化学腐蚀的区别
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件 金属跟干燥气体或非电解 不纯金属或合金
质液体直接接触
跟电解质溶液接触
现象 无电流产生
有微弱电流产生